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[摘 要]杆管偏磨是各大陆上油田开发进入高含水期后遇到的老大难问题，一直以来，杆管偏磨治理也是制约孤东油田油水井正常生产的瓶颈问题。本文分析了孤东油田杆管偏磨的主要机理，总结了目前在用防偏磨技术的优缺点，提出考虑应用加重杆技术治理偏磨的建议，并给出了一种新的杆柱受力算法及加重杆优化算法。
[关键词]加重杆 偏磨治理 孤东油田
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0084-01
孤东油田开发进入高含水期后，杆管偏磨、腐蚀就成为影响有杆泵井免修期的主要因素。虽然采油厂采取了各种手段综合治理，但杆管偏磨腐蚀井却一直有增无减。2015年，因杆管偏磨腐蚀导致油井停产井占上修井的40%左右，偏磨腐蚀在导致油井躺井的同时，也导致管杆大量报废，每年因此损失管杆费约4000万。针对孤东油田杆管偏磨机理，本文提出应用加重杆技术治理孤东油田部分油井偏磨问题，并给出了下冲程杆柱受力计算新方法，希望对孤东油田偏磨治理有所帮助。
1.孤东油田偏磨机理研究
1）井眼轨迹发生变形造成生产管柱弯曲。井眼轨迹是偏磨治理中比较头疼的问题，但在孤东油田，由于绝大多数为直井。斜井一般为侧钻井或水平井，且这类井泵挂一般在造斜点以上，因此杆管偏磨分析可以当直井对待。
2）含水率升高，润滑性降低
当油井产出液的含水约大于75%时，产出液由油包水型转换成水包油型，管杆表面也由亲油型变成亲水型，管杆表面失去了原油的润滑作用，使管杆摩擦阻力增大，管杆偏磨加剧。同时，产出液直接接触金属，腐蚀管杆使其表面粗糙度增加，造成更严重的磨损。
3）低沉没度对管杆偏磨的影响
沉没度低的井，一般供液能力较差，原油生产过程中容易出现供液不足的情况，泵充满程度较低，活塞和泵筒内液面之间存在液击现象，从而进一步增加了下冲程抽油杆的下行阻力，加剧了抽油杆的偏磨。
4）原油粘度影响
抽油机井生产下冲程时，抽油杆下行，与井筒内流体产生相对位移，存在粘滞阻力，方向向上，该阻力随原油粘度的增加而增大，使中性点上移，下冲程抽油杆失稳弯曲加剧。
5）腐蚀加剧偏磨
由于油井含水不断增加，水中的有害化学成分不断增加，加剧了对管杆的腐蚀，造成管杆表面粗糙，管杆接触面的摩擦阻力增加，从而加剧了管杆偏磨。
6）杆管干磨
油井间隙出油或不出油时，管杆干磨，管杆接触面的摩擦阻力增加，加剧了管杆偏磨。
由以上分析可见，治理孤东油田偏磨问题，主要需要克服的问题有三个方面，即供液差的影响、粘度影响以及腐蚀影响。目前采用的防偏磨方法主要是内衬管技术。该技术的优点是能较为彻底地消除偏磨问题，提高抽油杆的抗磨性的同时，还能增强油管内部的抗腐蚀能力，但该方法还存在以下几个问题：
①投入成本太高，泵挂1200米左右的油井，换内衬管就需要投入10万元作用，受成本限制，无法短时间内大范围普及应用。
②没有解决抽油杆下冲程弯曲失稳的问题，无法消除下冲程弯曲失稳带来的冲程损失及因频繁曲张而导致的疲劳杆断问题。
③应用内衬管后，抽油杆偏磨问题解决了，但生产一段时间后，常常会出现内衬管胶皮被磨坏、鼓包的现象，维护费用较高。
为了解决以上问题，我们对现存的防偏磨方法进行了分析、对比，认为加重杆技术较为适合孤东油田偏磨井治理。
2.加重杆技术
加重杆技术原理即将杆柱底部一定长度抽油杆更换为质量相对较大，且刚度高的特定的抽油杆，主要起到以下两个作用：
①使下冲程时，中性点下移，减少杆柱受压段；
②加重杆弯曲刚度大，增加了临界失稳载荷。
加重杆的缺点是：不能解决井眼曲率造成的偏磨问题，不能解决抽油杆、油管腐蚀问题。
由以上分析可以看出，对于因供液不足、泵充满程度低，油稠，泵挂较深等导致的抽油杆下冲程失稳弯曲偏磨问题，可以考虑应用加重杆技术，加大下冲程失稳弯曲段抽油杆的载荷，抵消所受阻力，即使中性点下移来避免抽油杆发生失稳弯曲，来减轻或消除偏磨问题。
以上参数中，只有抽油杆下行阻力未知，因此确定抽油杆下行阻力是计算的关键。
3.抽油杆下行阻力计算方法
下冲程中液柱的重量将不作用于柱塞，同时除杆柱自重外存在多种向上的作用力因素，因此在下冲程中杆柱下部将存在相当程度的受压状态。而杆柱由受压状态向受拉状态转变的点称为中性点。抽油杆属于极度细长结构，因此受压杆段极易产生失稳，使抽油杆弯曲而产生偏磨，这种情况是垂直井产生偏磨的主要原因。同时杆柱并非处于完全自由状态而是横向处于油管的约束之中，这种情况受压段容易贴在油管内壁而形成所谓的“螺旋屈曲”，螺旋屈曲状态的摩擦力将远远大于欧拉屈曲状态，是不得不考虑的因素。
不难发现，下冲程受力复杂，加之受粘度影响的杆液阻力，受泵充满程度影响的液击力，由于抽油杆螺旋屈曲造成的摩擦力等难以准确计算，综上所述，下冲程中杆柱的载荷情况相比上冲程要复杂的多，由于考虑失稳，变成了非线性问题，系统求解困难。
5.结论
1）本文分析了孤东油田杆管偏磨的主要机理及内衬管技术的优缺点，认为由于孤东油田绝大多数为直井，较为适合应用加重杆技术治理偏磨问题。
2）给出了利用示功图计算抽油杆下行阻力，并进一步进行加重杆优化计算，并给出了计算案例，较传统的理论计算有简单易行，易于普及的特点。
参考文献
[1] 朱儒民.孤东油田油井躺井作業解剖分析[J].机械.2011，3：75-79
[2] 宋自恒.孤岛油田油井偏磨机理及综合治理技术[D].北京：中国地质大学（北京），2008.10.
[关键词]加重杆 偏磨治理 孤东油田
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0084-01
孤东油田开发进入高含水期后，杆管偏磨、腐蚀就成为影响有杆泵井免修期的主要因素。虽然采油厂采取了各种手段综合治理，但杆管偏磨腐蚀井却一直有增无减。2015年，因杆管偏磨腐蚀导致油井停产井占上修井的40%左右，偏磨腐蚀在导致油井躺井的同时，也导致管杆大量报废，每年因此损失管杆费约4000万。针对孤东油田杆管偏磨机理，本文提出应用加重杆技术治理孤东油田部分油井偏磨问题，并给出了下冲程杆柱受力计算新方法，希望对孤东油田偏磨治理有所帮助。
1.孤东油田偏磨机理研究
1）井眼轨迹发生变形造成生产管柱弯曲。井眼轨迹是偏磨治理中比较头疼的问题，但在孤东油田，由于绝大多数为直井。斜井一般为侧钻井或水平井，且这类井泵挂一般在造斜点以上，因此杆管偏磨分析可以当直井对待。
2）含水率升高，润滑性降低
当油井产出液的含水约大于75%时，产出液由油包水型转换成水包油型，管杆表面也由亲油型变成亲水型，管杆表面失去了原油的润滑作用，使管杆摩擦阻力增大，管杆偏磨加剧。同时，产出液直接接触金属，腐蚀管杆使其表面粗糙度增加，造成更严重的磨损。
3）低沉没度对管杆偏磨的影响
沉没度低的井，一般供液能力较差，原油生产过程中容易出现供液不足的情况，泵充满程度较低，活塞和泵筒内液面之间存在液击现象，从而进一步增加了下冲程抽油杆的下行阻力，加剧了抽油杆的偏磨。
4）原油粘度影响
抽油机井生产下冲程时，抽油杆下行，与井筒内流体产生相对位移，存在粘滞阻力，方向向上，该阻力随原油粘度的增加而增大，使中性点上移，下冲程抽油杆失稳弯曲加剧。
5）腐蚀加剧偏磨
由于油井含水不断增加，水中的有害化学成分不断增加，加剧了对管杆的腐蚀，造成管杆表面粗糙，管杆接触面的摩擦阻力增加，从而加剧了管杆偏磨。
6）杆管干磨
油井间隙出油或不出油时，管杆干磨，管杆接触面的摩擦阻力增加，加剧了管杆偏磨。
由以上分析可见，治理孤东油田偏磨问题，主要需要克服的问题有三个方面，即供液差的影响、粘度影响以及腐蚀影响。目前采用的防偏磨方法主要是内衬管技术。该技术的优点是能较为彻底地消除偏磨问题，提高抽油杆的抗磨性的同时，还能增强油管内部的抗腐蚀能力，但该方法还存在以下几个问题：
①投入成本太高，泵挂1200米左右的油井，换内衬管就需要投入10万元作用，受成本限制，无法短时间内大范围普及应用。
②没有解决抽油杆下冲程弯曲失稳的问题，无法消除下冲程弯曲失稳带来的冲程损失及因频繁曲张而导致的疲劳杆断问题。
③应用内衬管后，抽油杆偏磨问题解决了，但生产一段时间后，常常会出现内衬管胶皮被磨坏、鼓包的现象，维护费用较高。
为了解决以上问题，我们对现存的防偏磨方法进行了分析、对比，认为加重杆技术较为适合孤东油田偏磨井治理。
2.加重杆技术
加重杆技术原理即将杆柱底部一定长度抽油杆更换为质量相对较大，且刚度高的特定的抽油杆，主要起到以下两个作用：
①使下冲程时，中性点下移，减少杆柱受压段；
②加重杆弯曲刚度大，增加了临界失稳载荷。
加重杆的缺点是：不能解决井眼曲率造成的偏磨问题，不能解决抽油杆、油管腐蚀问题。
由以上分析可以看出，对于因供液不足、泵充满程度低，油稠，泵挂较深等导致的抽油杆下冲程失稳弯曲偏磨问题，可以考虑应用加重杆技术，加大下冲程失稳弯曲段抽油杆的载荷，抵消所受阻力，即使中性点下移来避免抽油杆发生失稳弯曲，来减轻或消除偏磨问题。
以上参数中，只有抽油杆下行阻力未知，因此确定抽油杆下行阻力是计算的关键。
3.抽油杆下行阻力计算方法
下冲程中液柱的重量将不作用于柱塞，同时除杆柱自重外存在多种向上的作用力因素，因此在下冲程中杆柱下部将存在相当程度的受压状态。而杆柱由受压状态向受拉状态转变的点称为中性点。抽油杆属于极度细长结构，因此受压杆段极易产生失稳，使抽油杆弯曲而产生偏磨，这种情况是垂直井产生偏磨的主要原因。同时杆柱并非处于完全自由状态而是横向处于油管的约束之中，这种情况受压段容易贴在油管内壁而形成所谓的“螺旋屈曲”，螺旋屈曲状态的摩擦力将远远大于欧拉屈曲状态，是不得不考虑的因素。
不难发现，下冲程受力复杂，加之受粘度影响的杆液阻力，受泵充满程度影响的液击力，由于抽油杆螺旋屈曲造成的摩擦力等难以准确计算，综上所述，下冲程中杆柱的载荷情况相比上冲程要复杂的多，由于考虑失稳，变成了非线性问题，系统求解困难。
5.结论
1）本文分析了孤东油田杆管偏磨的主要机理及内衬管技术的优缺点，认为由于孤东油田绝大多数为直井，较为适合应用加重杆技术治理偏磨问题。
2）给出了利用示功图计算抽油杆下行阻力，并进一步进行加重杆优化计算，并给出了计算案例，较传统的理论计算有简单易行，易于普及的特点。
参考文献
[1] 朱儒民.孤东油田油井躺井作業解剖分析[J].机械.2011，3：75-79
[2] 宋自恒.孤岛油田油井偏磨机理及综合治理技术[D].北京：中国地质大学（北京），2008.10.